Ученые выяснили, как снежный покров помогает оценить загрязнение городского воздуха

Снегопад выступает одним из природных механизмов, благодаря которым атмосфера очищается: снежинки, опускаясь, захватывают взвешенные частицы и увлекают их к земле. Именно поэтому для специалистов по экологии снежный покров служит естественным накопителем загрязняющих веществ и своеобразным индикатором состояния воздуха в городе. О том, как происходит вымывание аэрозолей снегом, почему ощущение свежести после снегопада не свидетельствует о чистоте воздуха и как интерпретировать данные снегового мониторинга, рассказала изданию «Naked Science» Анна Курбатова, кандидат биологических наук, заведующая базовой кафедрой экономики замкнутого цикла Института экологии РУДН.

Снежинка как ловушка для частиц

В воздушной среде постоянно присутствуют аэрозоли — мельчайшие частицы как твердой, так и жидкой природы. Определенная их доля имеет естественное происхождение: это почвенная пыль, соли морского происхождения, дым от лесных пожаров, биологические частицы. В условиях города к этому набору прибавляются выбросы от транспорта, промышленных предприятий и отопительных установок, а также пыль, образующаяся при истирании асфальта и автомобильных шин.

Для подобных частиц снежинка представляет собой превосходную ловушку. Ее форма отличается сложной ветвистостью, а структура — пористостью: приблизительно 95 % ее объема занимает воздух. В результате площадь контакта снежинки с воздухом существенно превышает аналогичный показатель у гладкой дождевой капли.

В процессе падения снежинка вступает в столкновение с частицами аэрозоля и удерживает их. В физике атмосферы этот процесс получил название влажного удаления примесей. Эффективность его зависит от целого ряда условий: размера частиц, характеристик снежинок, интенсивности снегопада, влажности и погодных условий.

Первые полчаса снегопада

Измерения подтверждают, что снег действительно способствует очищению воздуха. В 2024 году в журнале Science of the Total Environment были опубликованы результаты исследования шести снегопадов, прошедших на северо-западе Испании. В ряде случаев наиболее заметное снижение концентрации частиц в воздухе фиксировалось в течение первых 30 минут снегопада.

Однако подобный эффект наблюдается не всегда: некоторые снегопады почти не приводили к снижению аэрозольного загрязнения.

Почему после снегопада дышится легче

Ощущение свежести, возникающее после снегопада, объясняется несколькими факторами. Прежде всего, осадки уносят из воздуха определенную часть твердых частиц. Кроме того, вместе со снегопадом происходит смена погоды, и воздушные массы перемешиваются более интенсивно.

Есть и третий фактор: снег преображает сам город. Он покрывает пыльные участки грунта, из-за чего ветру становится сложнее вновь поднимать в воздух уже осевшую пыль.

Тем не менее ощущение свежести еще не говорит о качестве воздуха. Количество пыли уменьшается, однако газы никуда не исчезают: диоксид азота, оксиды серы и другие примеси способны оставаться в атмосфере, особенно когда погода препятствует их рассеиванию. Более того, после снегопада концентрация некоторых частиц может вновь возрастать.

Загрязнители не исчезают

«Снегопад не уничтожает загрязнители, — подчеркивает Анна Курбатова. — Он переносит часть веществ из атмосферы на поверхность земли».

В снежном покрове накапливаются соединения металлов, следы выбросов транспорта и промышленности, органические загрязнители, осевшие на минеральных частицах. Там же оказываются растворимые в воде ионы — сульфаты, нитраты и хлориды. При таянии снега все это вместе с талой водой попадает в почву, ливневую канализацию и водоемы.

Таким образом, чистый воздух после снегопада вовсе не означает, что природе стало легче. Загрязнение лишь переходит из одной среды в другую: из воздуха в снег, а оттуда — в воду и почву.

Снежный покров как зимний архив данных

Для экологов снег, напротив, представляет собой ценный инструмент. Первый снегопад, после которого формируется устойчивый снежный покров, способен положить начало сезонному мониторингу загрязнения. Исследователи отбирают пробы снега на участках с различной антропогенной нагрузкой: вблизи дорог, в жилых кварталах, промышленных зонах, парках и на фоновых территориях, практически не затронутых человеком.

«Снег — это природный накопитель загрязняющих веществ из атмосферы, — объясняет Анна Курбатова. — Поэтому мониторинг снежного покрова — важная часть мониторинга атмосферного воздуха. Он дает более полную картину загрязнения за всю зиму».

Интерпретировать этот архив следует с осторожностью. Количество загрязнителя в пробе определяется не только состоянием воздуха. Значение имеют и объем выпавшего снега, и продолжительность накопления, и ветер, и то, не загрязнился ли снег уже после того, как оказался на земле. По этой причине для достоверной оценки необходимы стандартизированный отбор проб и сопоставление с метеорологическими данными.

Так что первый снег — это не только примета зимы. Это первая страница летописи, по которой к весне можно будет узнать, чем город дышал всю зиму.